宇宙的质量从何而来,宇宙万物的真相

宇宙中的一切事物都有质量,但质量的起源是一个相当深刻的问题。第一个问题是,质量到底是什么?这样一个看似简单的问题其实很难给出具体的答案。

但在物理世界中,定义特定物理量的最佳方法是提供测量它的方法。因此,牛顿第二定律给出了这样的定义:作用在物体上的外力与其所经历的加速度成正比,比例因子就是物体的质量。在万有引力公式中,质量也是一个比例系数,但只是一个更复杂的比例系数。上述两种方式定义的质量实际上就是我们平时所说的惯性质量和引力质量。

爱因斯坦之所以如此伟大,是因为他洞察了所谓的“等效原理”,即惯性质量和引力质量相等,这意味着引力可以被认为不存在。相当于非惯性系中的局部物体。这种深刻的洞察力促使爱因斯坦提出了伟大的引力场方程,它给出了引力的集体图像,并用数学语言解释了质量如何能够弯曲它周围的时空。 1919年,天文学家观察到光线经过太阳时会发生弯曲,证实了爱因斯坦的理论。

但以上对质量的描述仍处于抽象层面,仅根据质量引起的物理效应来间接理解质量。质量。一切都是由基本粒子组成的,所以如果你了解了基本粒子的质量来源,你自然就会明白为什么一切都有质量。事实上,物理学家很早就开始研究基本粒子,建立了粒子标准模型,将看似无序的粒子分为两大类:费米子和玻色子。

费米子是我们平常谈论的电子、夸克等基本粒子。玻色子是将费米子结合在一起的粒子,其作用就像胶水一样。例如光子、胶子等都是玻色子。例如,费米子就像砖头,玻色子就像水泥。通过将砖块粘合在一起,您可以建造宏观的摩天大楼。然而,粒子的标准模型并不完美,甚至存在一度严重困扰物理学家的严重缺陷。正如胶子和光子是规范粒子,没有质量一样,W和Z玻色子也是规范粒子,理应没有质量,但通过实验,物理学家发现W和Z玻色子不仅有质量,而且还有质量。质量,被发现具有非常大的质量。

如果物理学家不能解决W和Z玻色子为什么有质量的问题,就意味着粒子标准模型或者规范理论一定有问题,从而推翻了相应的物理理论。

幸运的是,在W 和Z 粒子被发现之前,一些物理学家提出了大希格斯机制,这是一种可以提供质量来衡量粒子和费米子的著名机制。

作为一个开放假说,希格斯机制看起来非常聪明,解释了基本粒子的质量问题,但它一度让物理学家感到疑惑,“为什么?”

首先,希格斯机制中应该有一种新粒子,即希格斯玻色子,它为基本粒子提供了质量,但物理学家从未找到希格斯玻色子存在的实验证据。房间。科学的发展也是如此,一切都是基于实验,必须经得起实验验证。否则,无论这个理论看起来多么完美,科学家都不会相信。同时,理论需要一些预测,科学家只有能够根据实验和观察证实这些预测,才能持有理论。幸运的是,物理学家从未放弃对希格斯玻色子的寻找,终于在2012年取得了重大突破。物理学家在实验室的大型粒子对撞机中发现了希格斯玻色子。

那么希格斯机制是如何赋予万物质量的呢?从专业物理学的角度来说,涉及到自发对称破缺和一些复杂的方程等术语,我就不细说了。事实上我已经研究了很长时间并且仍在研究中。我不太明白,就不详细解释了,以免引起误解。这里我们对希格斯机制进行一般性的解释。

简单来说,所有的基本粒子都应该没有质量,如果引入希格斯玻色子,希格斯玻色子就会和基本粒子相互作用,基本粒子也会参与其中,就像在强宇宙中一样。风在中间跑步受到空气的影响,就像在水池里跑步受水影响一样,受其影响的过程提高了质量。而且,参与程度越高,质量就越高。希格斯机制解释了基本粒子为何具有质量,但无法完全解释宏观物体的质量来源。这意味着什么?希格斯机制确实解释了为什么夸克和电子等基本粒子具有质量,但物理学家发现了一个奇怪的现象。也就是说,中子和质子的质量并不等于三个夸克的质量之和,而是相差很大。

我们都知道,从逻辑上来说,一个质子和一个中子的质量应该正好等于三个夸克的质量之和,但事实并非如此,存在着很大的差别。三个夸克的质量只占质子和中子总质量的1%,但剩下的99%质量在哪里呢?物理学家随后发现99% 的质量来自强相互作用。三个夸克通过强烈的相互作用强烈结合,形成强大的能量。这种能量一般可以理解为结合能。

强相互作用提供的能量非常强大,不仅将三个夸克结合在一起,而且还将中子和质子结合在一起形成原子核。至此,我们终于知道了宇宙万物的质量起源。但如果你真的这么认为,那你就完全错了。为什么?这是因为我们探索的物质实际上是恒星物质,它只占整个宇宙的5%,剩下的95%是暗物质和暗能量,它们是宇宙的统治者。可怕的是,科学家对暗物质和暗能量几乎一无所知。

暗物质的引力效应可能会出现在我们的宏观世界中,这意味着暗物质也有质量,但对于这种质量的来源我们一无所知。因此,人类探索品质本质的道路还很漫长,而且才刚刚开始。就这样。

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